CN101285749A - 用于液压胀形工艺的管材成形极限曲线的测试装置 - Google Patents

Abstract

一种机械工程技术领域的用于液压胀形工艺的管材成形极限曲线的测试装置，包括：上模、下模、推杆，其中：所述上模包括：上连接板和上镶块，上连接板连接到液压胀形机的主缸上，上镶块固定在上连接板上，通过定位销定位；所述下模包括固定块、下模具和下镶块，下模具固定在液压胀形机工作台上，下模具采用对称结构，其两端为半圆柱形型腔，下镶块固定在下模具型腔内，固定块共有两个，固定块上有一个半圆柱形型腔，两个固定块固定在下模具的两端，分别与下模具的两个半圆柱形型腔组成两个圆柱形型腔。本发明使管材既能以线性或准线性应变路径变形并达到极限应变状态，又能使应变比在－1到1之间变动。

Description

用于液压胀形工艺的管材成形极限曲线的测试装置

技术领域

本发明涉及一种机械工程技术领域的测试装置，具体是一种用于液压胀形工艺的管材成形极限曲线的测试装置。

背景技术

管件液压胀形是通过内部加压和轴向加力补料使管坯外壁与模具型腔内表面贴合的技术。采用管件液压胀形技术，能使置于模具中的管坯通过高压液体的作用成形各种横截面形状的空心零件。与传统的冲压-焊接工艺相比，采用液压胀形技术加工空心零件具有减轻重量、节约材料，减少零件和模具数量，降低模具费用，减少后续机械加工和组装焊接量，提高零件强度和刚度等优点，目前已在汽车工业得到了广泛的应用。

成形极限曲线是评价材料成形性能的重要依据。把材料在各种应变状态下的成形极限描绘在以第一主应变和第二主应变为坐标轴的坐标系中，并连接成线，这条线就是材料的成形极限曲线。在零件的成形工艺设计及可制造性分析中，通常根据成形极限曲线判断工艺及零件设计的合理性。在材料塑性变形过程中，如果其应变状态位于成形极限曲线以下，则材料在变形过程中不会发生破裂；如果应变状态达到成形极限曲线以上，则材料会发生破裂，说明零件或工艺设计不合理。建立材料的成形极限曲线必须解决两个问题：(1)极限应变状态的形成——能够以线性的或准线性的应变路径变形，使试件上的某一点达到极限应变状态；

(2)应变状态的改变——能够使极限状态点的应变状态(即应变比)在-1到1之间变动。

经对现有技术的文献检索发现，韩国专利号为：KR656073-B1，名称为：液压胀形钢管成形极限图的测试方法，该专利的特征自述为：一种测量液压胀形钢管的成形极限图的方法，该专利中：在钢管没有印网格的区域安装一对上夹具和下夹具；用上模具和下模具将钢管固定；将液压封头安装到钢管上；向钢管施加液体压力和轴向推力；测量在内压力和轴向推力作用下发生破裂的钢管的成形极限图。该专利能够使试件上某一点沿线性或准线性应变路径变形从而达到极限应变状态，并且能够使应变比在-1到0之间变动。从图中可以看出，在双向拉伸应变状态下，不能有效实现线性应变路径，并且不能使应变状态在0到1之间变动。因而不能得到完整的成形极限曲线。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种用于液压胀形工艺的管材成形极限曲线的测试装置，使管材既能以线性或准线性应变路径变形并达到极限应变状态，又能使应变比在-1到1之间变动，解决了背景技术中存在的问题，

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：上模，下模，推杆。上模通过液压胀形机的主缸自动操作，可竖直运动，实现对管材的压制功能；推杆有两组，每组有两个，即左、右推杆，分别通过液压胀形机的两侧缸自动控制，可水平运动，实现管材端部固定和轴向进给。下模固定在液压胀形机的工作台上，用于固定试件。

所述上模包括：上连接板和上镶块，上连接板连接到液压胀形机的主缸上，上镶块固定在上连接板上，通过定位销定位；

所述下模包括固定块、下模具和下镶块，下模具固定在液压胀形机工作台上，下模具采用对称结构，其两端为半圆柱形型腔，下镶块固定在下模具型腔内，固定块共有两个，固定块上有一个半圆柱形型腔，两个固定块固定在下模具的两端，分别与下模具的两个半圆柱形型腔组成两个圆柱形型腔。

所述上连接板形状为长方体，其中心和对称面与液压胀形机主缸工作面的中心及对称面重合；上镶块形状为长方体，上镶块长度和宽度与下模具矩形型腔部分相同，上镶块的对称面与下模具矩形型腔的对称面重合，上镶块可以在下模具矩形型腔内上下运动。当测量拉-压应变状态下的成形极限曲线时，上镶块的底面与侧面之间没有任何倒角，当测量拉-拉应变状态下的成形极限曲线时，上镶块的底面与侧面之间有圆形倒角。

所述下模具采用对称结构，其两端为半圆柱形型腔，在每个半圆柱形型腔的外端有一个倒角；下模具的中间部分为模具型腔，模具型腔的上部为长方体型腔，长方体型腔的底面与两端的圆柱形表面的水平切面重合，模具型腔的下部为半圆柱形型腔，该半圆柱形型腔的圆柱面与上部的矩形型腔表面相切；下模具的中心和对称面与液压胀形机的工作台中心及对称面重合。固定块共有两个，其结构完全相同；固定块上有一个半圆柱形型腔，其长度和半径与下模具两端的半圆柱面相同；在固定块的半圆柱面的一端有一个倒角，倒角的尺寸与下模具半圆柱面外端的倒角尺寸相同；两个固定块分别用螺钉固定在下模具的两端，分别与下模具的两个半圆柱形型腔组成两个圆柱形型腔；安装时，固定块上的半圆柱面有倒角的一端朝外。下镶块形状为一个半圆柱，其长度和半径与下模具的模具型腔下部的半圆柱面的长度和半径相同。

所述左推杆和右推杆分别用螺钉固定在液压胀形机的左、右侧缸上；推杆的轴线与下模具两端的半圆柱面轴线重合。左推杆和右推杆的结构完全相同；在推杆的中心有一个圆孔，用作高压液体的流动通道。当测量拉-拉应变状态下的成形极限曲线时，推杆的直径大于下模具两端半圆柱面的直径，在推杆的端面上有一个倒角，倒角的角度与下模具及固定块组成的圆柱面端部的倒角角度相同；当测量拉-压应变状态下的成形极限曲线时，推杆的直径稍小于下模具两端半圆柱面的直径，推杆的端部有一个倒角和台阶。

与现有技术相比，本发明既可以使材料以线性或准线性应变路径变形，并使试件上的某一点达到极限应变状态，也可以实现应变状态的改变，使应变状态在-1到1之间变动。具有目前存在的各种管材成形极限曲线测试装置所不具有的特征。

附图说明

图1：本发明的结构示意图一

图2：本发明的结构示意图二

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

本实施例装置用于测量拉-压应变状态下的成形极限曲线的实验装置，可测量应变比在-1到0之间变动时材料的成形极限。

如图1和图2所示，本实施例由上模，下模和推杆组成。

上模由上连接板1和上镶块2组成。上连接板1通过螺钉连接到液压胀形机上。上镶块2通过螺钉与上连接板1连接在一起，其下表面为一平面，底面与侧面之间没有过渡圆角。

下模由固定块3，下镶块6和下模具7组成。下模具7固定在液压胀形机的工作台上。下镶块6设置在下模具7的空腔内。固定块3通过螺钉与下模具7连接，共有2个，用于对试件5两端施加周向约束。

推杆4共有两个，即左、右推杆，设置在试件5的两端。两个推杆分别固定在液压胀形机的两个侧缸上。推杆4的直径稍小于由固定块3和下模具7围成的圆孔的直径。胀形时，上镶块2设置在两个固定块之间。

试件5设置在由上镶块2，固定块3，推杆4，下模具7和下镶块6构成的空腔内。

测试时，首先将印有网格的试件5放置在下模具7上，然后用螺钉将固定块3与下模具7连接在一起，从而约束试件5两端沿圆周方向的变形。接着，开始管材的成形极限测试，操作步骤如下：

第一步，自动操作上模向下运动，直到上镶块2的下表面与试件5表面接触为止；

第二步，自动操作推杆4水平移动，将试件5两端密封；

第三步，向试件5内充入液体，使压力达到某一设定值，从而将试件5内的空气排出；

第四步，按照指定的应变比设置内压力和推杆4的推力随时间的变化关系；

第五步，向试件5内充液增压，这时，推杆会按照设定的曲线运动，直到试件5破裂为止；

第六步，将试件5从下模具7中取出；

第七步，在破裂点附近选择合适的点，用软尺测量其第一主应变和第二主应变；

第八步，将该点的第一主应变和第二主应变描绘在以第一主应变和第二主应变为坐标轴的坐标系中；

第九步，改变应变比，并重复步骤一到步骤八，直到所有的实验都做完为止；

第十步，将所有的点连接成曲线，就得到拉-压应变状态下材料的成形极限曲线。

实施例2

本实施例用于测量拉-拉应变状态下的成形极限曲线的实验装置，可测量应变比在0到1之间变动时材料的成形极限。

如图1和图2所示，本实施例由上模、下模和推杆组成。

上模由上连接板1和上镶块2组成，上连接板1通过螺钉连接到液压胀形机上。上镶块2通过螺钉与上连接板1连接在一起，其下表面为一平面，底面与侧面之间有过渡圆角。

下模由固定块3，下镶块6和下模具7组成。下模具7固定在液压胀形机的工作台上。下镶块6设置在下模具7的空腔内。固定块3通过螺钉与下模具7连接，共有2个，用于对试件5两端施加周向约束。

推杆4共有两个，设置在试件5的两端。两个推杆分别固定在液压胀形机的两个侧缸上。推杆4的直径大于由固定块3和下模具7围成的圆孔的直径。胀形时，上镶块2设置在两个固定块3之间。

试件5设置在由上镶块2，固定块3，推杆4，下模具7和下镶块6构成的空腔内。

测试时，首先将印有网格的试件5放置在下模具7上，然后用螺钉将固定块3与下模具7连接在一起，从而约束试件5两端沿圆周方向的变形。接着，开始管材的成形极限测试，操作步骤如下：

第一步，自动操作上模向下运动，直到上镶块2的下表面与试件5表面接触为止；

第二步，自动操作推杆4水平移动，将试件5两端密封；

第三步，向试件5内充入液体，使压力达到某一设定值，从而将试件5内的空气排出；

第四步，按照指定的应变比设置内压力和上镶块2随时间的变化关系；

第五步，向试件5内充液增压，这时，上镶块2会按照设定的曲线运动，直到试件5破裂为止；

第六步，将试件5从下模具7中取出；

第七步，在破裂点附近选择合适的点，用软尺测量其第一主应变和第二主应变；

第八步，将该点的第一主应变和第二主应变描绘在以第一主应变和第二主应变为坐标轴的坐标系中；

第九步，改变应变比，并重复步骤一-步骤八，直到所有的实验都做完为止；

第十步，将所有的点连接成曲线，就得到拉-拉应变状态下材料的成形极限曲线。

上述实施例用于测试液压胀形条件下管材的成形极限曲线的测试装置，克服了现有装置不能得到完整的成形极限曲线的不足，既能使管材以线性或准线性应变路径变形并达到极限应变状态，又能使应变比在-1到1之间变动，从而能够得到完整的管材成形极限曲线。

Claims (10)

1、一种用于液压胀形工艺的管材成形极限曲线的测试装置，其特征在于，包括：上模、下模、推杆，上模通过液压胀形机的主缸自动操作进行竖直运动，推杆有两组，每组有两个，即左、右推杆，所述左推杆和右推杆分别用螺钉固定在液压胀形机的左、右侧缸上，下模固定在液压胀形机的工作台上，用于固定试件，其中：

所述上模包括：上连接板和上镶块，上连接板连接到液压胀形机的主缸上，上镶块固定在上连接板上，通过定位销定位；

所述下模包括固定块、下模具和下镶块，下模具固定在液压胀形机工作台上，下模具采用对称结构，其两端为半圆柱形型腔，下镶块固定在下模具型腔内，固定块共有两个，固定块上有一个半圆柱形型腔，两个固定块固定在下模具的两端，分别与下模具的两个半圆柱形型腔组成两个圆柱形型腔。

2、根据权利要求1所述的用于液压胀形工艺的管材成形极限曲线的测试装置，其特征是，所述上连接板形状为长方体，上连接板中心和对称面与液压胀形机主缸工作面的中心及对称面重合。

3、根据权利要求1所述的用于液压胀形工艺的管材成形极限曲线的测试装置，其特征是，所述上镶块形状为长方体，上镶块的中心和对称面与上连接板的中心及对称面重合，上镶块长度和宽度与下模具矩形型腔部分相同，上镶块的对称面与下模具矩形型腔的对称面重合，上镶块能在下模具矩形型腔内上下运动。

4、根据权利要求1或3所述的用于液压胀形工艺的管材成形极限曲线的测试装置，其特征是，所述上镶块，其在测量拉-拉应变状态下的成形极限曲线时，底面与侧面之间有圆形倒角。

5、根据权利要求1所述的用于液压胀形工艺的管材成形极限曲线的测试装置，其特征是，所述下模具，其每个半圆柱形型腔的外端有一个倒角，下模具的中间部分为模具型腔，模具型腔的上部为长方体型腔，长方体型腔的底面与两端的圆柱形表面的水平切面重合，模具型腔的下部为半圆柱形型腔，该半圆柱形型腔的圆柱表面与上部的矩形表面相切，下模具的中心和对称面与液压胀形机的工作台中心及对称面重合。

6、根据权利要求1所述的用于液压胀形工艺的管材成形极限曲线的测试装置，其特征是，所述固定块上的半圆柱形型腔，其长度和半径与下模具两端的半圆柱面相同。

7、根据权利要求1或6所述的用于液压胀形工艺的管材成形极限曲线的测试装置，其特征是，所述固定块的半圆柱面的一端有一个倒角，倒角的尺寸与下模具半圆柱面外端的倒角尺寸相同，固定块上半圆柱面有倒角的一端朝外。

8、根据权利要求1所述的用于液压胀形工艺的管材成形极限曲线的测试装置，其特征是，所述下镶块形状为一个半圆柱，其长度和半径与下模具的模具型腔下部的半圆柱面的长度和半径相同。

9、根据权利要求1所述的用于液压胀形工艺的管材成形极限曲线的测试装置，其特征是，所述左推杆和右推杆，其轴线与下模具两端的半圆柱面轴线重合，左推杆和右推杆的结构完全相同，在推杆的中心有一个圆孔，用作高压液体的流动通道。

10、根据权利要求1或9所述的用于液压胀形工艺的管材成形极限曲线的测试装置，其特征是，所述推杆，其在测量拉-拉应变状态下的成形极限曲线时，直径大于下模具两端半圆柱面的直径，在推杆的端面上有一个倒角，倒角的角度与下模具及固定块组成的圆柱面端部的倒角角度相同；在测量拉-压应变状态下的成形极限曲线时，推杆的直径稍小于下模具两端半圆柱面的直径，推杆的端部有一个倒角和台阶。

Images